- Преобразователь давления. Общая информация
- Преобразователи избыточного давления
- Преобразователи абсолютного давления
- Преобразователи вакууметрического давления (разряжения)
- Преобразователи гидростатического давления (гидростатические уровнемеры)
- Конструкция преобразователей давления
- Типы сенсоров
- 1. Толстопленочные сенсоры на металлической/керамической мембране
- 2. Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране
- 3. Керамические тензорезистивные сенсоры
- 4. Кремниевые тензорезистивные сенсоры
- Датчики давления для котлов
- Виды датчиков давления для котлов
- Датчики давления газовых котлов
- Датчики давления воды в котле
- Датчики давления воздуха в котлах
- Преобразователь давления. Общая информация
- Преобразователи избыточного давления
- Преобразователи абсолютного давления
- Преобразователи вакууметрического давления (разряжения)
- Преобразователи гидростатического давления (гидростатические уровнемеры)
- Конструкция преобразователей давления
- Типы сенсоров
- 1. Толстопленочные сенсоры на металлической/керамической мембране
- 2. Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране
- 3. Керамические тензорезистивные сенсоры
- 4. Кремниевые тензорезистивные сенсоры
Преобразователь давления. Общая информация
Преобразователь давления — измерительный прибор, предназначенный для непрерывного измерения давления различных сред и последующего преобразования измеренного значения в унифицированный выходной сигнал по току или напряжению. Преобразователи давления часто называют датчиками давления. Давление определяется как единица силы создаваемая на единицу площади поверхности. В системе СИ единицей измерения давления является Паскаль (Па). Один Паскаль равен силе в один Ньютон, приложенной на площадь в один квадратный метр (Па = Н / м²).
В зависимости от вида измеряемого давления, преобразователи давления делятся на несколько видов.
Преобразователи избыточного давления
Данные преобразователи измеряют давление, создаваемое какой-либо средой относительно атмосферного давления. Этот тип преобразователей давления является самым распространенным и применяется практически во всех отраслях промышленности: ЖКХ, энергетика, водоподготовка, водоочистка, системы отопления, кондиционирования и вентиляции, пищевая промышленность, химия и др.
Для измерения избыточного давления воды, пара, нейтральных жидкостей и газов ООО «КИП-Сервис» предлагает датчик давления общепромышленного назначения PTE5000. Данные датчики широко применяются российскими предприятиями для измерения давления воды в системах котельной автоматики, системах водоснабжения и водоотведения, ЖКХ и других системах, где на первом плане стоит невысокая стоимость оборудования.
Преобразователи абсолютного давления
Данные преобразователи измеряют давление, создаваемое какой—либо средой относительно абсолютного разряжения (вакуума). Эти датчики давления не так широко распространены, и используются в основном в химической промышленности. В ассортименте датчиков ООО «КИП-Сервис» преобразователи абсолютного давления представлены серией преобразователей давления CER-8000 и CER-2000 голландской фирмы KLAY-INSTRUMENTS BV, выполненные в корпусе из нержавеющей стали, что актуально именно для химической промышленности. Следует отметить, что данные серии датчиков давления, в зависимости от модификации, могут применяться для измерения и других видов давления.
Преобразователи вакууметрического давления (разряжения)
Эти датчики измеряют уровень разряжения (вакуума) относительно атмосферного давления. На сегодняшний день вакуумные процессы находят широкое применение в таких отраслях, как пищевая промышленность (вакуумная упаковка, вакуумный транспорт), металлургическая промышленность и производство РТИ (литье под вакуумом), автомобилестроение и др.
Преобразователи гидростатического давления (гидростатические уровнемеры)
Данные преобразователи представляют собой разновидность датчиков избыточного давления, в том случае, когда последние применяются для измерения гидростатического уровня жидкостей. Преобразователь фактически измеряет давление столба жидкости над ним. Для применения в водоканалах и системах водоочистки в номенклатуре ООО «КИП-Сервис» представлены погружные гидростатические датчики уровня Hydrobar производства фирмы KLAY-INSTRUMENTS BV.
Как было сказано выше, единицей измерения давления в системе СИ является «Паскаль» (Па). На практике в промышленности широко применяются и другие единицы измерения, кроме «Па» наиболее распространенными являются «bar» (бар), «м.в.с.» (метр водяного столба) и «кгс/см²» (килограмм-сила на сантиметр квадратный), а также производные этих единиц: «мбар» (миллибар), «кПа» (килопаскаль), «МПа» (мегапаскаль).
| Единицы | Па | кПа | МПа | кгс/см² | мм рт.ст. | мм вод.ст. | бар |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Па | 1 | 10 –3 | 10 –6 | 10,197 16 х 10 –6 | 0,007 500 62 | 0,101 971 6 | 0,000 01 |
| 1 кПа | 1 000 | 1 | 10 –3 | 0,010 197 16 | 7,500 62 | 101,971 6 | 0,01 |
| 1 МПа | 1 000 000 | 1 000 | 1 | 10,197 16 | 7 500,62 | 101 971,6 | 10 |
| 1 кгс/м 2 | 9,806 65 | 9,806 65 х 10 –3 | 9,806 65 х 10 –6 | 0,000 1 | 0,073 555 9 | 1 | 98,066 5 х 10 –6 |
| 1 кгс/см 2 | 98 066,5 | 98,066 5 | 0,098 066 5 | 1 | 735,559 | 10 000 | 0,980 665 |
| 1 мм рт.ст. (при 0 °C) | 133,322 4 | 0,133 322 4 | 0,000 133 322 4 | 0,001 359 51 | 1 | 13,595 1 | 0,001 332 24 |
| 1 мм вод.ст. (при 0 °C) | 9,806 65 | 9,807 750 х 10 –3 | 9,806 65 х 10 –6 | 0,000 1 | 0,073 555 9 | 1 | 98,066 5 х 10 –6 |
| 1 бар | 100 000 | 100 | 0,1 | 1,019 716 | 750,062 | 10 197,16 | 1 |
Конструкция преобразователей давления
На рисунке снизу приведена общая схема конструкции преобразователей давления. В зависимости от типа датчика, производителя прибора и особенностей применения, конструкция может меняться. Данная схема предназначена для ознакомления с основными элементами типового измерительного преобразователя давления.
- Кабельный ввод: Эта часть преобразователя давления используется для герметичного ввода электрического кабеля в датчик. Как правило, используется сальниковый ввод типа PG9, но встречаются и другие варианты подсоединения (например PG16, M20x1,5).
- Клеммы: Клеммы необходимы для физического подключения электрических проводов к датчику. На сегодняшний день подавляющее большинство преобразователей давления используют 2-проводную схему подключения с выходным сигналом 4…20 мА.
- Плата питания / искорзащиты: Данная плата осуществляет распределение электрической энергии между электронными компонентами датчика. У преобразователей во взрывобезопасном исполнении на данной плате реализуется функция искрозащиты. У недорогих датчиков давления (например, PTE5000), как правило, плата питания и преобразовательная плата совмещены.
- Корпус электроники: Часть датчика давления, в которой расположены плата питания и преобразовательная плата. У преобразователей низкой ценовой категории (WIKA, BD Sensors) корпус электроники и корпус собственно датчика представляют одно целое. Наличие отдельного корпуса для электроники характерно только для высококачественных преобразователей давления (например KLAY-INSTRUMETNS, EMERSON, VALCOM, YOKOGAWA).
- Преобразовательная плата: Это одна из самых важных частей преобразователей давления. Данная плата осуществляет преобразование сигнала от первичного сенсора в унифицированный электрический сигнал по току или по напряжению.
- Корпус датчика: Основная механическая часть, представляющая собой собственно тело преобразователя.
- Провода и атмосферная трубка: Провода, как правило, представляют собой кабельный шлейф, соединяющий выводы сенсора и преобразовательную плату. Атмосферная трубка используется в датчиках избыточного и вакууметрического давления для осуществления связи чувствительного элемента (сенсора давления) с атмосферным давлением.
- Технологическое соединение: Эта часть преобразователей давления используется для физического подключения датчика к процессу (к трубопроводу, емкости, аппарату). Наиболее распространенным соединением является резьбовое манометрическое подсоединение G1/2″ по стандарту DIN 16288 и резьба М20х1,5. Также широко встречаются соединения G1/4″, G1″, фланцевые соединения. В пищевой промышленности распространены специальные санитарные соединения, например молочная гайка DIN 11851, DRD-фланец, хомуты Tri-clamp. В ассортименте ООО «КИП-Сервис» есть специальные преобразователи давления для применения в пищевой (молочной, пивоваренной) промышленности. Это приборы производства KLAY-INSTRUMENTS BV — датчики давления серии 8000-SAN и интеллектуальные датчики давления серии 2000-SAN, которые полностью удовлетворяют всем требованиям пищевой промышленности по гигиене, точности измерений и температурным режимам.
На рынке существует 4 основных типа сенсоров, основанных на тензорезистивном методе преобразования, которые используют все существующие производители преобразователей давления. Рассмотрим каждый тип отдельно.
Типы сенсоров
1. Толстопленочные сенсоры на металлической/керамической мембране
Данный тип тензорезистивных сенсоров является самых дешевым, и, как следствие, широко используется для производства недорогих преобразователей давления неагрессивных сред (вода, воздух, пар).
Толстопленочные сенсоры обладают следующими особенностями:
- Самое недорогое решение;
- Низкая точность — 0,5% или 1%;
- Измерение только высокого давления — от 1 бар и выше;
- Низкий запас по перегрузке, не более 2-кратной;
- Отсутствие термокомпенсации.
2. Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране
Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране были разработаны специально для применения в составе преобразователей высокого (более 100 бар) давления. Они обеспечивают хорошую линейность и повторяемость при работе с высокими значениями давления.
Особенности тонкопленочных сенсоров:
- Применяются только для высоких давлений — от 6 бар;
- Точность — не более 0,25%;
- Низкий запас по перегрузке, не более 2-х, иногда 4-кратной;
- Отсутствие термокомпенсации.
3. Керамические тензорезистивные сенсоры
Данный вид сенсоров используется для высокоточного измерения давления сред, не агрессивных к материалу керамики (как правило Al2O3), кроме пищевых продуктов (т. к. необходимо использование уплотнителя сенсора) и вязких сред. Данный тип сенсоров используют практически все ведущие производители преобразователей давления.
- Применяются для измерения как низкого так и высокого давления;
- Высокая точность — до 0,1%;
- Средняя устойчивость к перегрузкам;
- Шероховатая поверхность (нежелателен контакт с пищевыми средами).
4. Кремниевые тензорезистивные сенсоры
Кремниевые тензорезистивные сенсоры широко применяются всеми ведущими производителями преобразователей давления в сочетании с защитной разделительной мембраной из нержавеющей стали (или других химически стойких сплавов) для высокоточного измерения давления различных сред. Использование сварной разделительной мембраны из нерж. стали позволяет применять данный тип сенсоров в пищевой промышленности и для вязких сред.
- Применяются для измерения как низкого, так и высокого давления;
- Высокая точность — до 0,1%;
- Высокая устойчивость к перегрузкам.
Руководитель отдела маркетинга ООО «КИП-Сервис»
Стариков И.И.
Датчики давления для котлов
В системах отопления датчики давления для котлов занимают особое место. Приборы осуществляют контроль за нормальным функционированием агрегата. В случаях появления нестандартных параметров в работе системы, к примеру, уменьшается тяга, они сигнализируют, передают аварийные данные на устройства автоматического регулирования. Котельные реле контроля для каждой системы отопительного агрегата могут быть различными.
Виды датчиков давления для котлов
В зависимости от потребляемого энергоносителя сенсоры контроля подразделяются на следующие типы:
Некоторые реле давления выпускаются универсальными для нескольких видов котлов. Другие датчики устанавливаются только на определенные типы, серии, модели агрегатов. Поэтому, прежде чем купить датчики давления котла ДРД, следует определиться с их назначением и параметрами, которые они контролируют. Только правильно подобранные сенсоры позволят системе отопления функционировать в выбранном пользователем режиме.
Датчики давления газовых котлов
Выпускаемые промышленностью агрегаты для отопительных контуров, работающие на газе, представляют собой сложные конструкции. Функционируют устройства с использованием летучего взрывоопасного вещества, поэтому в них необходимы узлы, контролирующие работу всей системы.
Приборы, известные как датчики давления газовых котлов, в среде специалистов принято называть прессостатами. Визуально газовый датчик давления представляет собой компактную пластиковую коробку. В ней размещена тонкая мембрана, подсоединенный к ней микропереключатель на три контакта. Прессостаты подразделяются на следующие виды приборов:
- контроля напора газа;
- измерения давления воды.
Пневмо-реле осуществляют контроль функционирования вентиляторов. Наблюдают за процессом удаления дыма. Предохраняют котел от перегрева в экстренных ситуациях. Регулируют работу горелок, увеличивают или снижают подачу воды, газа.
Датчики давления воды в котле
В системах с водяным теплоносителем устанавливаются моностаты, контролирующие напор жидкости. При необходимости датчик давления воды в котле передаёт данные пользователю, автоматике. В зависимости от управления агрегатом происходит регулирование подачи жидкости. Сенсоры устанавливаются на настенный котел и другие модели газового оборудования. Прессостаты могут быть следующих видов:
- минимального давления;
- максимального давления;
- комбинированные.
Первые моностаты реагируют на минимальный параметр протока воды. Датчики максимального давления срабатывают при превышении напора теплоносителя в отопительной сети. Последние срабатывают при нарушении параметров давления теплоносителя в системе отопления по минимуму и максимуму. Если оно низко, то повышают, высокое – снижают.
Датчики давления воздуха в котлах
Реле контроля напора воздуха в газовом агрегате следит за температурой сгорания энергоносителя. Регулирующие подачу летучего вещества в топку датчики контроля воздуха котла предохраняют устройство от перегрева в случаях перемены давления газа, тока воды. Также они осуществляют включение и отключение вентилятора.
Прежде чем купить моностат для котла следует выяснить параметры запчасти. Соответствуют ли характеристики узла конкретной модели агрегата. Цена на реле давления ДРД зависит от модели измерительного прибора. Давление измеряется в барах, поэтому узел должен быть соответствующе откалиброван.
Преобразователь давления. Общая информация
Преобразователь давления — измерительный прибор, предназначенный для непрерывного измерения давления различных сред и последующего преобразования измеренного значения в унифицированный выходной сигнал по току или напряжению. Преобразователи давления часто называют датчиками давления. Давление определяется как единица силы создаваемая на единицу площади поверхности. В системе СИ единицей измерения давления является Паскаль (Па). Один Паскаль равен силе в один Ньютон, приложенной на площадь в один квадратный метр (Па = Н / м²).
В зависимости от вида измеряемого давления, преобразователи давления делятся на несколько видов.
Преобразователи избыточного давления
Данные преобразователи измеряют давление, создаваемое какой-либо средой относительно атмосферного давления. Этот тип преобразователей давления является самым распространенным и применяется практически во всех отраслях промышленности: ЖКХ, энергетика, водоподготовка, водоочистка, системы отопления, кондиционирования и вентиляции, пищевая промышленность, химия и др.
Для измерения избыточного давления воды, пара, нейтральных жидкостей и газов ООО «КИП-Сервис» предлагает датчик давления общепромышленного назначения PTE5000. Данные датчики широко применяются российскими предприятиями для измерения давления воды в системах котельной автоматики, системах водоснабжения и водоотведения, ЖКХ и других системах, где на первом плане стоит невысокая стоимость оборудования.
Преобразователи абсолютного давления
Данные преобразователи измеряют давление, создаваемое какой—либо средой относительно абсолютного разряжения (вакуума). Эти датчики давления не так широко распространены, и используются в основном в химической промышленности. В ассортименте датчиков ООО «КИП-Сервис» преобразователи абсолютного давления представлены серией преобразователей давления CER-8000 и CER-2000 голландской фирмы KLAY-INSTRUMENTS BV, выполненные в корпусе из нержавеющей стали, что актуально именно для химической промышленности. Следует отметить, что данные серии датчиков давления, в зависимости от модификации, могут применяться для измерения и других видов давления.
Преобразователи вакууметрического давления (разряжения)
Эти датчики измеряют уровень разряжения (вакуума) относительно атмосферного давления. На сегодняшний день вакуумные процессы находят широкое применение в таких отраслях, как пищевая промышленность (вакуумная упаковка, вакуумный транспорт), металлургическая промышленность и производство РТИ (литье под вакуумом), автомобилестроение и др.
Преобразователи гидростатического давления (гидростатические уровнемеры)
Данные преобразователи представляют собой разновидность датчиков избыточного давления, в том случае, когда последние применяются для измерения гидростатического уровня жидкостей. Преобразователь фактически измеряет давление столба жидкости над ним. Для применения в водоканалах и системах водоочистки в номенклатуре ООО «КИП-Сервис» представлены погружные гидростатические датчики уровня Hydrobar производства фирмы KLAY-INSTRUMENTS BV.
Как было сказано выше, единицей измерения давления в системе СИ является «Паскаль» (Па). На практике в промышленности широко применяются и другие единицы измерения, кроме «Па» наиболее распространенными являются «bar» (бар), «м.в.с.» (метр водяного столба) и «кгс/см²» (килограмм-сила на сантиметр квадратный), а также производные этих единиц: «мбар» (миллибар), «кПа» (килопаскаль), «МПа» (мегапаскаль).
| Единицы | Па | кПа | МПа | кгс/см² | мм рт.ст. | мм вод.ст. | бар |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Па | 1 | 10 –3 | 10 –6 | 10,197 16 х 10 –6 | 0,007 500 62 | 0,101 971 6 | 0,000 01 |
| 1 кПа | 1 000 | 1 | 10 –3 | 0,010 197 16 | 7,500 62 | 101,971 6 | 0,01 |
| 1 МПа | 1 000 000 | 1 000 | 1 | 10,197 16 | 7 500,62 | 101 971,6 | 10 |
| 1 кгс/м 2 | 9,806 65 | 9,806 65 х 10 –3 | 9,806 65 х 10 –6 | 0,000 1 | 0,073 555 9 | 1 | 98,066 5 х 10 –6 |
| 1 кгс/см 2 | 98 066,5 | 98,066 5 | 0,098 066 5 | 1 | 735,559 | 10 000 | 0,980 665 |
| 1 мм рт.ст. (при 0 °C) | 133,322 4 | 0,133 322 4 | 0,000 133 322 4 | 0,001 359 51 | 1 | 13,595 1 | 0,001 332 24 |
| 1 мм вод.ст. (при 0 °C) | 9,806 65 | 9,807 750 х 10 –3 | 9,806 65 х 10 –6 | 0,000 1 | 0,073 555 9 | 1 | 98,066 5 х 10 –6 |
| 1 бар | 100 000 | 100 | 0,1 | 1,019 716 | 750,062 | 10 197,16 | 1 |
Конструкция преобразователей давления
На рисунке снизу приведена общая схема конструкции преобразователей давления. В зависимости от типа датчика, производителя прибора и особенностей применения, конструкция может меняться. Данная схема предназначена для ознакомления с основными элементами типового измерительного преобразователя давления.
- Кабельный ввод: Эта часть преобразователя давления используется для герметичного ввода электрического кабеля в датчик. Как правило, используется сальниковый ввод типа PG9, но встречаются и другие варианты подсоединения (например PG16, M20x1,5).
- Клеммы: Клеммы необходимы для физического подключения электрических проводов к датчику. На сегодняшний день подавляющее большинство преобразователей давления используют 2-проводную схему подключения с выходным сигналом 4…20 мА.
- Плата питания / искорзащиты: Данная плата осуществляет распределение электрической энергии между электронными компонентами датчика. У преобразователей во взрывобезопасном исполнении на данной плате реализуется функция искрозащиты. У недорогих датчиков давления (например, PTE5000), как правило, плата питания и преобразовательная плата совмещены.
- Корпус электроники: Часть датчика давления, в которой расположены плата питания и преобразовательная плата. У преобразователей низкой ценовой категории (WIKA, BD Sensors) корпус электроники и корпус собственно датчика представляют одно целое. Наличие отдельного корпуса для электроники характерно только для высококачественных преобразователей давления (например KLAY-INSTRUMETNS, EMERSON, VALCOM, YOKOGAWA).
- Преобразовательная плата: Это одна из самых важных частей преобразователей давления. Данная плата осуществляет преобразование сигнала от первичного сенсора в унифицированный электрический сигнал по току или по напряжению.
- Корпус датчика: Основная механическая часть, представляющая собой собственно тело преобразователя.
- Провода и атмосферная трубка: Провода, как правило, представляют собой кабельный шлейф, соединяющий выводы сенсора и преобразовательную плату. Атмосферная трубка используется в датчиках избыточного и вакууметрического давления для осуществления связи чувствительного элемента (сенсора давления) с атмосферным давлением.
- Технологическое соединение: Эта часть преобразователей давления используется для физического подключения датчика к процессу (к трубопроводу, емкости, аппарату). Наиболее распространенным соединением является резьбовое манометрическое подсоединение G1/2″ по стандарту DIN 16288 и резьба М20х1,5. Также широко встречаются соединения G1/4″, G1″, фланцевые соединения. В пищевой промышленности распространены специальные санитарные соединения, например молочная гайка DIN 11851, DRD-фланец, хомуты Tri-clamp. В ассортименте ООО «КИП-Сервис» есть специальные преобразователи давления для применения в пищевой (молочной, пивоваренной) промышленности. Это приборы производства KLAY-INSTRUMENTS BV — датчики давления серии 8000-SAN и интеллектуальные датчики давления серии 2000-SAN, которые полностью удовлетворяют всем требованиям пищевой промышленности по гигиене, точности измерений и температурным режимам.
На рынке существует 4 основных типа сенсоров, основанных на тензорезистивном методе преобразования, которые используют все существующие производители преобразователей давления. Рассмотрим каждый тип отдельно.
Типы сенсоров
1. Толстопленочные сенсоры на металлической/керамической мембране
Данный тип тензорезистивных сенсоров является самых дешевым, и, как следствие, широко используется для производства недорогих преобразователей давления неагрессивных сред (вода, воздух, пар).
Толстопленочные сенсоры обладают следующими особенностями:
- Самое недорогое решение;
- Низкая точность — 0,5% или 1%;
- Измерение только высокого давления — от 1 бар и выше;
- Низкий запас по перегрузке, не более 2-кратной;
- Отсутствие термокомпенсации.
2. Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране
Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране были разработаны специально для применения в составе преобразователей высокого (более 100 бар) давления. Они обеспечивают хорошую линейность и повторяемость при работе с высокими значениями давления.
Особенности тонкопленочных сенсоров:
- Применяются только для высоких давлений — от 6 бар;
- Точность — не более 0,25%;
- Низкий запас по перегрузке, не более 2-х, иногда 4-кратной;
- Отсутствие термокомпенсации.
3. Керамические тензорезистивные сенсоры
Данный вид сенсоров используется для высокоточного измерения давления сред, не агрессивных к материалу керамики (как правило Al2O3), кроме пищевых продуктов (т. к. необходимо использование уплотнителя сенсора) и вязких сред. Данный тип сенсоров используют практически все ведущие производители преобразователей давления.
- Применяются для измерения как низкого так и высокого давления;
- Высокая точность — до 0,1%;
- Средняя устойчивость к перегрузкам;
- Шероховатая поверхность (нежелателен контакт с пищевыми средами).
4. Кремниевые тензорезистивные сенсоры
Кремниевые тензорезистивные сенсоры широко применяются всеми ведущими производителями преобразователей давления в сочетании с защитной разделительной мембраной из нержавеющей стали (или других химически стойких сплавов) для высокоточного измерения давления различных сред. Использование сварной разделительной мембраны из нерж. стали позволяет применять данный тип сенсоров в пищевой промышленности и для вязких сред.
- Применяются для измерения как низкого, так и высокого давления;
- Высокая точность — до 0,1%;
- Высокая устойчивость к перегрузкам.
Руководитель отдела маркетинга ООО «КИП-Сервис»
Стариков И.И.
